燃?xì)夤艿婪ㄌm接口泄漏修復(fù)技術(shù)分析

宋新文

泰達(dá)長(zhǎng)林管道科技（江西）股份有限公司 江西 新余 338004

引言

在燃?xì)夤艿赖倪B接中多使用法蘭，一旦法蘭發(fā)生泄漏，一方面影響燃?xì)獾恼＿\(yùn)輸，另一方面也帶來(lái)一定的安全隱患。傳統(tǒng)的法蘭接口泄漏修復(fù)需要停氣斷管，然后才能更換法蘭，不僅影響正常的供氣，而且維修費(fèi)用較高。基于不停氣修復(fù)技術(shù)的燃?xì)夤艿婪ㄌm接口修復(fù)技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展較為迅速，已經(jīng)成為主流的燃?xì)夤艿澜涌谛孤┬迯?fù)技術(shù)之一。該項(xiàng)技術(shù)不僅避免了停氣斷管造成的經(jīng)濟(jì)損失，而且具有極高的施工安全性。

1 燃?xì)夤艿婪ㄌm泄露原因與修復(fù)難點(diǎn)

燃?xì)夤艿乐邪惭b的閥門、補(bǔ)償器、聚水井（凝水缸）等配件多數(shù)采用法蘭連接，故輸配運(yùn)行管網(wǎng)中的法蘭接口占有一定比例。

管體或管道接口泄漏的不停氣修復(fù)技術(shù)已漸趨成熟。但對(duì)法蘭接口的修復(fù)卻需要停氣斷管，往往為修復(fù)一只法蘭接口泄漏而停氣一大片。近年來(lái)，我們就“不停氣修復(fù)法蘭接口泄漏”課題進(jìn)行探索和研究取得可喜成果，并已投入應(yīng)用。

1.1 燃?xì)夤艿婪ㄌm泄露原因

通過(guò)廣泛的資料收集，認(rèn)為現(xiàn)階段我國(guó)燃?xì)夤艿婪ㄌm接口泄漏原因主要是，原有的城市燃?xì)夤艿涝诜ㄌm接口處多使用“紅紙板”，此種連接方式在第一運(yùn)行壓力且燃?xì)庵泻枯^高的情況下，不容易發(fā)生泄漏；但是后期我國(guó)城市中天然氣成為主要的供氣能源，供氣壓力上升，與此同時(shí)氣體變得更加干燥，墊片容易發(fā)生收縮，由此導(dǎo)致泄露問(wèn)題。特別應(yīng)注意的是在冬季氣溫氣候干燥時(shí)，管道由于收縮作用，產(chǎn)生一定的軸向應(yīng)力，加重了法蘭處泄露的可能。這也是為什么北方的冬季，城市燃?xì)夤艿佬孤┑亩喟l(fā)季節(jié)。

1.2 修復(fù)難點(diǎn)

燃?xì)夤艿乐械姆ㄌm多用于閥門，或補(bǔ)償器等部位，兩側(cè)各放有一片法蘭片，一側(cè)是閥門或聚水井配備的法蘭，另一側(cè)是標(biāo)準(zhǔn)法蘭片。在閥門或聚水井一側(cè)的法蘭，厚度和尺寸相差較大給修復(fù)造成一定難度。與此同時(shí)，為保證不停氣狀態(tài)下的泄漏修復(fù)，對(duì)于施工的安全性有了更高的要求[1]。

2 燃?xì)夤艿婪ㄌm泄露點(diǎn)分析

進(jìn)一步分析燃?xì)夤艿婪ㄌm處的泄漏，可以看到主要分為兩個(gè)部分，其一是法蘭片之間的泄漏，另一種是法蘭螺栓孔處的泄露。傳統(tǒng)的法蘭連接處泄漏修復(fù)需要停氣斷管，然后更換法蘭，不僅影響了用戶的正常用氣，同時(shí)維修費(fèi)用較高。

與此同時(shí)，日本大阪燃?xì)夤咎岢隽艘环N“箱式密封”堵漏封堵技術(shù)，該技術(shù)可依據(jù)泄露處法蘭尺寸的不同，設(shè)計(jì)相應(yīng)的箱體將泄露處的法蘭包裹，并在管道降壓后，向箱體內(nèi)注入一定量的密封膠，密封膠多采用環(huán)氧密封膠，在密封膠完成固化后恢復(fù)供氣。這種方法在實(shí)踐中存在維修成本高，操作環(huán)節(jié)多，降壓停氣時(shí)間長(zhǎng)等弊端，實(shí)際推廣意義不大。為此本文提出了“管道法蘭快速堵漏夾套”技術(shù)和“帶壓密封技術(shù)”兩項(xiàng)燃?xì)夤艿婪ㄌm接口處泄漏快速修復(fù)技術(shù)，在部分工程案例中應(yīng)用得了較好的應(yīng)用效果，現(xiàn)分析如下。

3 管道法蘭快速堵漏夾套應(yīng)用分析

3.1 堵漏原理

“管道法蘭快速堵漏夾套”主要針對(duì)法蘭片之間的泄露，其堵漏的原理可理解為，在法蘭片的間隙處，使用環(huán)狀O型橡膠圈緊緊包裹，在此基礎(chǔ)上使用三片式夾套進(jìn)行固定和密封，以實(shí)現(xiàn)快速堵漏的目的。應(yīng)注意的是在夾套和夾套之間應(yīng)增加一個(gè)專用墊片，目的在于阻止O型橡膠圈受壓外移。在管道法蘭快速堵漏夾套安裝之后，應(yīng)使用收緊夾套螺栓，進(jìn)一步壓縮O型橡膠圈，提升泄漏修復(fù)和封堵的效果。

另一方面，針對(duì)法蘭螺栓孔處的氣體泄漏，可通過(guò)在螺栓兩側(cè)分別插入一個(gè)特制的橡膠圈，然后旋緊螺帽，壓縮橡膠圈，法蘭螺栓孔處泄露修復(fù)的目的。

3.2 堵漏夾套結(jié)構(gòu)

分析堵漏套的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，首先，本次的堵漏套使用三片式結(jié)構(gòu)。由于水井或閥門處法蘭的直徑不同，采用三片式的結(jié)構(gòu)，能夠保證堵漏效果。三片式堵漏夾套使用鑄鐵澆鑄成120°角，內(nèi)側(cè)的密封槽使用整體加工，三片合攏后仍保留一定的壓緊空隙。其次，分析O型密封圈的材質(zhì)，本次研究推薦使用氟橡膠進(jìn)行O型密封圈的加工，該種材質(zhì)可廣泛應(yīng)用于液化天然氣和城市燃?xì)獾墓艿肋\(yùn)輸中，理論使用壽命為50年。最后，分析夾套尺寸的設(shè)計(jì)，O型橡膠圈最佳的壓縮比為25%～30%之間。

3.3 法蘭螺栓孔堵漏結(jié)構(gòu)研究

法蘭螺栓孔處的泄漏屬于二類泄漏點(diǎn)，主要的堵漏技術(shù)是調(diào)換新的螺栓，同時(shí)增加與新?lián)Q螺栓相匹配的橡膠密封墊，橡膠密封墊同樣推薦使用氟橡膠。

該技術(shù)可承受1MPa的壓力，材料造價(jià)較低，操作流程簡(jiǎn)便，以直徑為300mm的法蘭修復(fù)為例，理論上可在兩小時(shí)以內(nèi)完成補(bǔ)漏修復(fù)作業(yè)，提供了一種燃?xì)夤艿揽焖傩孤┬迯?fù)技術(shù)[2]。

4 帶壓密封技術(shù)在管道法蘭泄露中的應(yīng)用

4.1 技術(shù)原理

注劑式帶壓密封技術(shù)是泄漏管道及設(shè)備在帶壓條件下，在泄漏部位建立一個(gè)密閉空腔，用高壓注射槍將能耐泄漏介質(zhì)腐蝕和溫度的密封劑注入并充滿整個(gè)空腔，使其具有足夠密封比壓，以堵塞泄漏孔腔和通道，并保證足夠長(zhǎng)時(shí)間保持泄漏消除的密封技術(shù)。注劑式帶壓密封工程施工器具由液壓油泵(手動(dòng)/電動(dòng))、壓力表、高壓膠管、注劑槍、快裝接頭、特制夾具及其他輔助工具組成。

4.2 夾具結(jié)構(gòu)分析

在泄漏修復(fù)中，由泄露部位的外表面和夾具共同構(gòu)構(gòu)成了一個(gè)密閉空間，對(duì)于堵漏的密閉間隙有著嚴(yán)格的要求，為此注劑的選擇和密封技術(shù)的應(yīng)用是泄露修復(fù)成敗的關(guān)鍵，在此基礎(chǔ)上，開展科學(xué)合理的夾具設(shè)計(jì)是影響修復(fù)技術(shù)應(yīng)用的主要因素。本技術(shù)使用的夾具主要部分包括端板、耳板和母板，三部分焊接而成，注劑孔在母板上，主要用于連接注劑閥，在泄露修復(fù)時(shí)，通過(guò)注劑閥向密閉空間內(nèi)注入密封劑，實(shí)現(xiàn)堵漏的目的。

用于夾具加工的金屬材料應(yīng)滿足一定的剛度和強(qiáng)度要求，避免在使用時(shí)出現(xiàn)塑性變形。按照注劑空腔最優(yōu)設(shè)計(jì)的要求，應(yīng)使用最少的密封劑完成空間的有效密封。在此基礎(chǔ)上，為保證密封效果，建議夾具上下兩部分設(shè)計(jì)成凸臺(tái)形式，法蘭副連接螺栓的個(gè)數(shù)決定了法蘭夾具注劑孔的個(gè)數(shù)。

鋼質(zhì)天然氣管道帶壓密封堵漏常用夾具材料為Q235，高溫或強(qiáng)腐蝕介質(zhì)選用OCr18Ni9，低溫用16MnDR或OCr18Ni9。

考慮到泄露位置法蘭結(jié)構(gòu)的不同，為了在有限的空間內(nèi)完成泄漏修復(fù)工程，設(shè)計(jì)了兩種不同的夾具，一種是注劑方向與管道垂直的夾具，另一種是注劑方向與管道平行，側(cè)面進(jìn)行注劑的夾具。

4.3 布孔設(shè)計(jì)及注劑選擇

在確定密封方式之前，應(yīng)對(duì)泄漏的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘測(cè)，需要勘測(cè)的數(shù)據(jù)包括彎管的半徑，泄露面積，泄露段的直徑，泄漏燃?xì)獾臏囟?，管道中燃?xì)鈮毫托孤┪镔|(zhì)的化學(xué)性質(zhì)等。

注劑孔分布的理想狀況是沿著夾具的空腔呈軸向?qū)ΨQ分布，但是在實(shí)際工程的操作中，經(jīng)常出現(xiàn)靠近耳板的注劑孔在注劑過(guò)程中與連接螺栓或者耳板產(chǎn)生空間干涉，這就要求沿著耳板的方向進(jìn)行環(huán)向移動(dòng)。為保證密封的效果，移動(dòng)距離越小越好，越小的移動(dòng)距離可以保證更高的注劑填充效率。移動(dòng)距離應(yīng)在綜合分析耳板厚度、注劑閥尺寸和螺母規(guī)格的基礎(chǔ)上，并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行校準(zhǔn)。

注劑的選擇應(yīng)依據(jù)泄露材質(zhì)的溫度，泄露壓力和泄漏介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)確定，結(jié)合多次工程實(shí)踐，認(rèn)為最佳的注劑尺寸應(yīng)為L(zhǎng)=60-100mm，D=18-24mm。與此同時(shí)，要求注劑能夠耐受一定低溫環(huán)境，并且不與燃?xì)獍l(fā)生任何反應(yīng)。

分析注劑順序與注劑壓力可知，①對(duì)于單點(diǎn)泄露，應(yīng)從距離泄漏點(diǎn)最遠(yuǎn)的位置開始注射，②對(duì)于多點(diǎn)泄露或者泄露位處尺寸較大，可從泄露兩側(cè)同時(shí)注入，③從第2個(gè)注入點(diǎn)開始，需要在泄漏位置的兩側(cè)進(jìn)行交叉注入作業(yè)，最后才能對(duì)主泄漏點(diǎn)進(jìn)行注入。注劑壓力的確定與其自身的流動(dòng)性能有關(guān)，與堵漏效果并無(wú)直接聯(lián)系，通常情況下，在較大注入壓力條件下經(jīng)常出現(xiàn)注劑還未填滿整個(gè)空間，但是已經(jīng)從其他的入口泄露，這會(huì)給操作人員造成密閉空間已經(jīng)完全充滿著假象，影響施工質(zhì)量。由此看來(lái)，注劑壓力不應(yīng)過(guò)大，對(duì)于流動(dòng)性質(zhì)較差的注劑可適當(dāng)提升注入壓力，或者進(jìn)行預(yù)熱以提高流動(dòng)性能。在此基礎(chǔ)上，只需使用較小的注劑壓力，就可滿足泄漏修復(fù)工程的要求。最后注劑壓力的確定還應(yīng)考慮燃?xì)夤艿纼?nèi)部壓力和管材的最大耐壓等級(jí)。

4.4 注意事項(xiàng)

（1）由于燃?xì)饩哂幸欢ǖ奈ｋU(xiǎn)性，現(xiàn)場(chǎng)泄漏修復(fù)人員應(yīng)穿戴防護(hù)用品，并從泄露點(diǎn)的上風(fēng)方向靠近，同時(shí)在施工現(xiàn)場(chǎng)周圍預(yù)先布置滅火器等消防設(shè)備和應(yīng)急處置設(shè)施。

（2）操作人員在注入注劑時(shí)，應(yīng)在注劑槍的旁側(cè)完成操作，同時(shí)在添加密封劑和裝卸注劑槍時(shí)，應(yīng)首先關(guān)閉注劑閥。

（3）在注劑槍施壓過(guò)程中，應(yīng)保持平穩(wěn)勻速，協(xié)調(diào)密封注劑的固化時(shí)間和推進(jìn)速度，避免非必要的超壓操作。

（4）在完成密封注劑輸入之后，可進(jìn)行補(bǔ)注壓緊作業(yè)，避免應(yīng)力松弛造成間隙，堵漏操作后，可就近使用肥皂水或天然氣泄漏檢測(cè)裝置檢測(cè)泄露修復(fù)效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

燃?xì)庾鳛橐环N清潔能源，在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的占比逐年提升，與此同時(shí)，我國(guó)燃?xì)夤艿赖慕ㄔO(shè)規(guī)模和運(yùn)營(yíng)里程逐年提升，為用戶提供了便捷的燃?xì)夥?wù)。針對(duì)燃?xì)夤艿婪ㄌm接口處容易出現(xiàn)的泄漏問(wèn)題，本文提出的“管道法蘭快速堵漏夾套”技術(shù)和“帶壓密封技術(shù)”兩項(xiàng)不停氣，快速泄漏，修復(fù)技術(shù)具有穩(wěn)定的修復(fù)能力，體現(xiàn)出了非常好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值。